콘크리트의 열해석은 콘크리트 초기온도, 환경조건 및 시멘트의 수화 등에 의해 특징지워진다. 이러한 상호관계를 모두 고려한 프로그램을 만들어서, 콘크리트재료의 열특성과 환경조건을 감안한 콘크리트 구조물의 온도해석을 하였다. 시멘트 수화의 특성으로는 활성화에너지, 단위열량, 수화열이 있으며 이러한 인자들에 의해 콘크리트의 내부열 발생이 영향을 받는다. 본 연구에서는 활성화에너지와 수화열을 상대강도-등가재령모델에 의해 구했으며, 단위열량은 등온열량측정법에 의해 실험적으로 구하였다. 또한 콘크리트 구조물의 온도분포를 실험적으로 구하여 수치해석모델과 비교하였다. 먼저 위에서 제시된 모든 조건들에 대한 parametric 해석을 실시하여 프로그램의 신뢰성을 확보하였다. 그리고 원주형시편을 만들어서 온도분포 및 변화를 측정하여 수치해석에 의해 예측된 온도분포와 비교하였다.
Concrete is known as a heterogeneous product which is composed of complex chemical composition and reaction. The development of concrete thermal effect during early age is critical on its future structural health and long term durability. When cement is mixed with water, the exothermic chemical reaction generates hydration heat, which raises the temperature within the concrete. Consequently, cracking may occur if the concrete temperature rises too high or if there is a large temperature difference between the interior and the exterior of concrete structures during early age hydration. This paper describes the contribution of novel Fabry-Perot (FP) fiber optic temperature sensors to investigate the thermal effects of concrete hydration process. Concrete specimens were manufactured under various water-to-cement (w/c) ratios from 0.40 to 0.60. During the first 24 hours of concreting, two FP fiber optic temperature sensors were inserted into concrete specimens with the protection of copper tubing to monitor the surface and core temperature change. The experimental results revealed effects of w/c ratios on surface and core temperature developments during early age hydration, as well as demonstrating that FP fiber optic sensors are capable of capturing temperature variation in the concrete with reliable performance. Temperature profiles are used for calculating the apparent activation energy ($E_a$) and the heat of hydration (H(t)) of concrete, which can help us to better understand cement hydration.
POSCO 글로벌 R&D 센터 구조실험동에 시공되는 반력상 및 반력벽은 구조실험을 수행하여야하기 때문에 구조물의 균열이나 손상은 치명적이다. 따라서 매스콘크리트 타설시 발생할 수 있는 온도균열을 최소화하기 위하여 수화열 해석을 시행하였다. 수화열 저감을 위해 몇가지 방법이 제안되었으며, 해석의 주요 변수는 타설 콘크리트의 종류, 타설 주기가 검토되었다.
본 연구에서는 IGCC에서 발생하는 부산물인 CGS를 콘크리트용 혼합 잔골재로써 효율적으로 활용하는 방안을 제시하기 위하여 플라이애시 치환 매스 콘크리트의 수화열 저감 효과를 확보하기 위한 방안으로 CGS 기반 혼합 잔골재와 플라이애시 치환에 따른 수화열 저감 특성 분석 및 해석을 실시 하고자 한다. 따라서, 매스 콘크리트의 수화열 저감을 위하여 활용되는 플라이애시 기반 저발열 결합재에 CGS를 잔골재로 치환하여 최적의 조합으로 FA 30% 및 CGS를 잔골재로 50% 치환할 경우 저발열 결합재 FA를 단일 치환한 경우보다 복합상승 효과에 따라 수화열 저감 성능이 더 크게 나타났다. 따라서 산업부산물인 CGS 골재 조합에 플라이애시를 복합 치환한 분체-골재조합 재료 시스템은 매스 콘크리트 수화열 저감 공법의 효율적인 대안으로서 활용이 기대된다.
Mass concrete of reaction structure was investigated to minimize cracks generated by the heat of hydration. Suggestions are noted in this paper through the experiences of planning, technical study, computational analysis and field instrumentation.
시멘트페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 자기수축의 크기 및 발현율은 초기재령 내부온도의 이력과 크기에 의해 영향을 받는다고 보고된 바 있으나, 초기재령 수화열과 자기수축에 대한 구체적인 관계분석은 아직 미흡한 실정 이다. 이 연구에서는 초기재령 수화온도 및 자기수축의 이력특성에 대한 분석방법을 제시한 선행연구를 기초로, 시험체 크기 및 수화지연 효과에 따른 고강도콘크리트의 초기재령 수화열과 자기수축의 거동특성 및 상관관계를 분석하였다. 또한 자기수축에 의한 균열평가시 유효자기수축의 기준이 되는 응결시간과 수화온도 및 자기수축의 이력과의 관계도 검토하였다. 그 결과, 시험체가 매스화될수록 초기재령 수화발열 상승구간의 수화온도 상승량 및 수화발열 상승속도, 자 기수축 증가구간의 자기수축 증가량 및 자기수축 속도는 증가하는 것으로 나타났으며, 지연제를 사용할 경우 그 값은 감소하는 것으로 나타났다. 초기재령 콘크리트의 수화발열 상승속도가 증가하면 자기수축 속도는 증가하며, 이와 더불 어 재령 91일 자기수축도 증가하는 것으로 나타나, 종국 자기수축은 초기재령 수화발열상승 속도에 의해 영향을 받을 수 있을 것으로 사료된다. 한편, 콘크리트 균열평가시 유효자기수축의 기준이 되는 응결시간과 변곡점 및 수화온도 상 승시점은 시멘트의 수화반응 과정에 있어 서로 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다.
This paper presents the history of heat hydration and the core strength of underwater non-segregation concrete. Three types of cements including Type I, Type V and low-heat cement have been used to make the mass specimens for measurement of heat of hydration and also for coring. Two environments of ambient and underwater conditions have been accounted for the comparison of producing the heat of hydration and for the assessment of core strength in respect to the test specimens made under normal practice.
Cracking may be used to help predict the cause of deterioration of concrete, since in many cases characteristic cracking patterns are produced. The purpose of this paper is an analysis of the crack cause occurred in concrete faced rockfill dams. We analyzed the concrete placement methods, cracking pattern, the inspection of crack depth by the ultrasonic pulse velocity method, and the measurement of heat of hydration, environmental condition, and so on. In this study, the crack cause of concrete faced rockfill dam is the wrong method of concrete placement, high temperature difference by cement of heat of hydration and concrete of drying shrinkage.
The bigger of concrete structures by a construct technique improvement, and the increase of the cement quantity which is caused by with use of the high-strength concrete for the load-carrying-capacity and a durability cause temperature cracks by a heat of hydration. The temperature crack due to the heat of hydration classified a nonstructural crack. but it has a bad effect on durability of concrete structures. especially, in case of a subway concrete box structure, when a water-proof facilities is beaked on an outer-wall, the water leakage occurs through a penetration crack generated from a wall of the concrete structure too. This paper, for the subway concrete box structure, which is located in chloride attack region, the use of blended cement, the temperature of air and concrete, was considered and analysed by a three dimensional finite element method.
A thermal stresses by heat of hydration was analyzed according to a change of a pour height in reactor containment building. In case of more than 3.6m pouring height a crack index by heat of hydration analysis resulted in less than 1 because there is not a construction joint of vertical direction and for a self-restraint effect of circumferential section shape. Therefore detailed consideration on a mixture proportion of binder type, quantity in concrete and selection of a form in seasonal air temperature is needed for a control of tensile stress by heat of hydration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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